[发明专利]通过有选择地配置光伏板之间的连接而控制来自光伏阵列的功率的系统无效

专利信息
申请号: 200980154892.8 申请日: 2009-04-30
公开(公告)号: CN102282680A 公开(公告)日: 2011-12-14
发明(设计)人: 竹原亨;高田绅一 申请(专利权)人: 佩斯科股份有限公司
主分类号: H01L31/042 分类号: H01L31/042
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 钱慰民
地址: 美国加利*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 通过 选择 配置 光伏板 之间 连接 控制 来自 阵列 功率 系统
【说明书】:

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年12月12日提交的美国临时申请No.61/122,311的优先权。

技术领域

发明总地涉及用于控制来自光伏阵列的功率输出量的系统,并更具体地涉及适配成有选择地以串联电连接、并联电连接或串并联电连接组合而连接到其它可配置光伏板的可配置光伏板。

背景技术

向电力电网供电的光伏(PV)发电系统包括PV板阵列和逆变器。PV阵列可仅包括几块PV板,例如用来向住宅或小型商用设施提供电力的PV发电系统,或者PV阵列可具有几千块PV板,如公用设施PV阵列中的那样。来自PV阵列中的每块PV板的电压和电流输出在电路中结合并输入至逆变器的直流(DC)输入,逆变器将来自PV板的经结合DC电力转换成交流(AC)电力输出,该AC电力输出具有适于连接于电力电网的AC电压。与逆变器的DC输入电压对应的来自PV阵列的DC输出电压必须在规定的DC输入电压范围内,以使逆变器的AC输出电压落在连接于电力电网所能接受的范围内。

来自PV阵列中一块或多块PV板的DC输出电压的降低可能造成逆变器的DC输入端的电压低于逆变器的规定最小DC输入电压,这造成逆变器的AC输出电压的伴随降低。系统操作者或自动化控制系统可因此选择从逆变器输入中排除具有低DC输出电压的来自PV板的功率输出,以使具有足够高输出电压的其它PV板保持来自逆变器的合需输出电压,这是以降低由PV阵列产生的电力总量为代价的。随着具有低输出电压的PV板的数目的增加,例如当云层阴影移动越过PV阵列或当日落时,对逆变器的输入电压的可接受量级作出贡献的PV板的数目减少,并且来自PV阵列的功率输出降低。对于包含本领域内技术人员已知的PV板的PV阵列而言,最终需要将PV阵列与逆变器输入隔开而不是在过低的电压下输出AC功率以向电力电网供电,即便PV阵列仍然能产生一定量的电力也好。

除了源自云层阴影和太阳每日运动的入射光照减少外,PV板输出也可能因为例如板表面上的污垢或水滴、例如沉淀物、烟气、烟雾和灰尘之类的太阳辐射气载障碍物以及来自附近的树木或楼宇的遮光而减小。当板内的太阳能电池处于高温状态下时,PV板电压也会降低。PV板内的老化效应或电气故障也会造成输出电压的降低。正确发挥作用的PV板只要足够量的光照入射到板上就输出电力,但随着入射光照的减少,输出电压也降低。具有耦合入逆变器的不充分电压的PV板输出功率代表着丧失功率和降低的发电效率。

需要一种系统,该系统用于重新配置PV阵列中的PV板之间的电连接以控制在光照减少的状况下产生的电力。还需要一种系统,该系统用于重新配置PV板之间的电连接以使来自PV阵列的功率输出下的DC电压的量级大于或等于逆变器的最小DC输入电压。

发明内容

本发明的实施例包括可配置光伏(PV)板,该可配置光伏(PV)板可选择地被配置为与PV阵列中的其它可配置PV板进行串联电连接、并联电连接或混合串并联电连接。一些实施例包括多块可配置PV板,该多块可配置PV板电气地互连以形成PV阵列。并联电连接的若干块可配置PV板和串联电连接的若干块可配置PV板可被任意地选择为使来自PV阵列的输出电压大于逆变器的最小输入电压。可响应与入射到PV阵列上的光照减少相关的参数而进一步适应性地选择PV阵列中的该若干块串联电连接的可配置PV板和该若干块并联电连接的可配置PV板。

根据本发明一个实施例的可配置PV板包括PV模块、受电气控制的旁路选择器、电气控制的串并联选择器、节点控制器、与节点控制器交换控制和监视信号的电连接器,以及用于电力的输入和输出电连接器。出现在第一功率连接器上的DC电压和电流被电耦合于第二功率连接器。根据旁路选择器的所选择的开关状态将来自PV模块的DC电压和电流从第一功率连接器上的电压和电流中有选择地排除。根据串并联选择器的所选择的开关状态,使来自PV模块的DC电压和电流输出有选择地耦合于来自以串联电连接、并联电连接或串并联电连接组合的PV阵列中的相邻PV板上的PV模块的电压和电流。

节点控制器监视与PV模块性能相关的参数,并响应于在控制和监视连接器上接收到的信号而控制旁路开关和串并联开关的开关状态。替代地,在一些实施例中,节点控制器响应于测得参数的变化而自发地改变串并联开关的开关状态。节点控制器有选择地输出与PV模块的性能、控制和监视连接器上的旁路开关的串并联开关的开关状态相关的数据。

这一部分总结了本发明的一些特征。根据以下描述和通过参考以下附图,将更好地理解本发明实施例的这些及其它特征、方面、以及优点,其中:

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